System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种高分散性单壁碳纳米管浆料的制备工艺制造技术_技高网

一种高分散性单壁碳纳米管浆料的制备工艺制造技术

技术编号:41368597 阅读:3 留言:0更新日期:2024-05-20 10:15
本发明专利技术涉及锂离子电池制备技术领域,且公开了一种高分散性单壁碳纳米管浆料的制备工艺,一种高分散性单壁碳纳米管浆料的制备工艺,包括以下步骤:将定量的单壁碳纳米管放入甲酚中,在超声作用下均匀分散,随后将混合液通过抽滤机构进行抽滤,最终将单壁碳纳米管粉体重新超声分散到N‑甲基吡咯烷酮溶剂中。本发明专利技术,单壁碳纳米管能够完全分散在甲酚溶剂中,在后续的实验中又发现通过真空抽滤的方式能够完全分离甲酚溶剂和单壁碳纳米管,分离后单壁碳纳米管保持已完全分散的粉状,不需要将单壁碳纳米管剪切磨碎,保留单壁碳纳米管的长度。该工艺简单快捷,无助剂,能够有效分散单壁碳纳米管。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂离子电池制备,具体为一种高分散性单壁碳纳米管浆料的制备工艺


技术介绍

1、碳纳米管是由碳原子构成的石墨烯片层卷曲而成的中空管状结构,直径小,长径比大,为准一维碳纳米管材料。碳纳米由于其独特的结构,具有高模量、高强度、高硬度、重量轻、抗辐射、柔韧性好、电学及导热好等优良物理和化学性能,可以应用于工程材料、纳米器件、电子器件、储能、环境、机械等多个领域,未来发展潜力巨大。

2、经检索,中国专利号为cn115863649a的专利,公开了一种单壁碳纳米管导电浆料及其制备方法和应用,所述制备方法首先将稳定剂和单壁碳纳米管在水中分步混合,得到预混物,然后在预混物中加入表面活性剂进行高压离散和研磨,并重复加入表面活性剂进行高压离散和研磨的步骤直至混合物的粘度达到最高,即可得到分散均匀且稳定的单壁碳纳米管导电浆料;所述制备方法采用高压离散和研磨相结合的方式,并使得两种工艺交替进行,对单壁碳纳米管进行了多维度的分散,得到了分散均匀且稳定的单壁碳纳米管导电浆料,应用于硅碳、硅氧及石墨等负极体系中能够减小体系的电阻,极大地改善了电池倍率性能及循环性能。

3、现有的单壁碳纳米管的加工技术,由于单壁碳纳米管长径比大,容易成团,导致工业中难以进行分散,限制了单壁碳纳米管的应用。工业中先采用砂磨机或胶体磨的方式,将单壁碳纳米管研磨成粉状,然后加入助剂,在高速搅拌下制成单壁碳纳米管锂电池浆料。但是该工艺流程复杂,并且将单壁碳纳米管剪切磨碎,降低了单壁碳纳米管的平均长度,导致单壁碳纳米管导电性能降低,基于此,本专利技术设计了一种高分散性单壁碳纳米管浆料的制备工艺,以解决上述问题。


技术实现思路

1、本专利技术的目的在于提供一种高分散性单壁碳纳米管浆料的制备工艺,解决了
技术介绍
中导电性能降低的问题。

2、为了解决上述技术问题,本专利技术提供如下技术方案:

3、一种高分散性单壁碳纳米管浆料的制备工艺,需要提供一种高分散性单壁碳纳米管浆料的制备装置,所述高分散性单壁碳纳米管浆料的制备装置包括底座,所述底座的顶部安装有分散机构、抽滤机构和制备机构;

4、所述高分散性单壁碳纳米管浆料的制备工艺包括以下步骤:

5、步骤s1、将定量的单壁碳纳米管放入甲酚中,在超声作用下均匀分散;

6、步骤s2、将混合液通过抽滤机构进行抽滤,滤膜表面为已分散好的单壁碳纳米管,经过干燥后得到已分散好的单壁碳纳米管粉体;

7、步骤s3、将单壁碳纳米管粉体重新超声分散到n-甲基吡咯烷酮(nmp)溶剂中,最终为高分散性单壁碳纳米管nmp浆料。

8、优选的,所述分散机构包括支撑座,所述支撑座的顶部安装有第一单向泵,所述第一单向泵的顶部安装有分散罐,所述第一单向泵的一侧安装有进液管。

9、优选的,所述支撑座的顶部安装有支撑杆,所述支撑杆的顶部安装有顶板,所述顶板的内腔中安装有超声振动头,所述超声振动头的输出端向下延伸至分散罐的内腔中。

10、称取一定量的单壁碳纳米管,通过进液管放入含有甲酚溶剂的分散罐中,将超声振动头放入甲酚中,设置超声功率为0.2kw,超声时间为30分钟,单壁碳纳米管完全分散在甲酚中,将混合均匀的甲酚溶液倒入真空抽滤装置进行抽滤,收集滤膜表面的单壁碳纳米管,形成高分散性单壁碳纳米管nmp浆料。

11、优选的,所述抽滤机构包括保护座,所述保护座的顶部安装有抽滤罐,所述抽滤罐的内腔安装有抽滤板,所述抽滤罐的顶部安装有密封盖。

12、优选的,所述抽滤板的顶部设置有滤膜,所述滤膜为微米级孔径的超滤膜片。

13、优选的,所述保护座的顶部固定连接有连接座,所述连接座的内腔安装有固定管,所述固定管与密封盖固定连接且固定管延伸至抽滤罐的内腔中。

14、在第一单向泵与第二单向泵的作用下,将高分散性单壁碳纳米管nmp浆料通过连接泵入抽滤罐的内腔中,第一单向阀的存在会限制nmp浆料自由活动,防止倒流情况的发生。抽滤罐的内部设置有抽滤板,抽滤板的顶部设置有滤膜,对单壁碳纳米管甲酚混合液进行真空抽滤,滤膜采用孔径为100微米的超滤膜,抽滤后滤膜表面为黑色泥浆状的单壁碳纳米管,滤液为纯甲酚溶剂,经过真空抽滤后,滤液为纯甲酚溶剂,可以回收使用。

15、优选的,所述固定管的中部安装有第二单向泵,所述固定管的一侧安装有连接管,所述连接管的中部安装有第一单向阀。

16、优选的,所述保护座的顶部安装有收集箱,所述收集箱与抽滤罐之间安装有运输管。

17、优选的,所述运输管的中部安装有第二单向阀。

18、收集完成单壁碳纳米管位于抽滤罐的顶部,密封盖的底部设置有加热结构,可对单壁碳纳米管进行烘干,设置温度为210℃,干燥时间为1小时,干燥后单壁碳纳米管为黑色粉末状样品。

19、优选的,所述底座的顶部安装有工作板,所述工作板的正面安装有超声发生器,所述超声发生器设置在收集箱的背面。

20、将第二单向阀打开,将单壁碳纳米管粉末在第二单向泵的作用下,通过运输管进入收集箱的内腔中,倒入99.8重量份的nmp溶剂,插入超声振动头,设置超声功率为0.2kw,超声时间为30分钟,最终得到重量分数为0.2%的单壁碳纳米管nmp浆料,制得的单壁碳纳米管nmp导电浆料中的单壁碳纳米管的sem图如图9所示,从图9可知,单壁碳纳米管均匀地分散在溶剂中,分散性优异。

21、与现有技术相比,本专利技术所达到的有益效果是:

22、1、本专利技术,通过分散机构和抽滤机构的配合,单壁碳纳米管能够完全分散在甲酚溶剂中,在后续的实验中又发现通过真空抽滤的方式能够完全分离甲酚溶剂和单壁碳纳米管,分离后单壁碳纳米管保持已完全分散的粉状,不需要将单壁碳纳米管剪切磨碎,保留单壁碳纳米管的长度。该工艺简单快捷,无助剂,能够有效分散单壁碳纳米管。

23、2、本专利技术,通过抽滤板和滤膜的配合,抽滤板的顶部设置有滤膜,对单壁碳纳米管甲酚混合液进行真空抽滤,滤膜采用孔径为100微米的超滤膜,抽滤后滤膜表面为黑色泥浆状的单壁碳纳米管,滤液为纯甲酚溶剂,经过真空抽滤后,滤液为纯甲酚溶剂,可以回收使用。

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【技术保护点】

1.一种高分散性单壁碳纳米管浆料的制备工艺,需要提供一种高分散性单壁碳纳米管浆料的制备装置,其特征在于:所述高分散性单壁碳纳米管浆料的制备装置包括底座(101),所述底座(101)的顶部安装有分散机构(1)、抽滤机构(2)和制备机构(3);

2.根据权利要求1所述的一种高分散性单壁碳纳米管浆料的制备工艺,其特征在于:所述分散机构(1)包括支撑座(102),所述支撑座(102)的顶部安装有第一单向泵(103),所述第一单向泵(103)的顶部安装有分散罐(104),所述第一单向泵(103)的一侧安装有进液管(105)。

3.根据权利要求2所述的一种高分散性单壁碳纳米管浆料的制备工艺,其特征在于:所述支撑座(102)的顶部安装有支撑杆(106),所述支撑杆(106)的顶部安装有顶板(107),所述顶板(107)的内腔中安装有超声振动头(108),所述超声振动头(108)的输出端向下延伸至分散罐(104)的内腔中。

4.根据权利要求1所述的一种高分散性单壁碳纳米管浆料的制备工艺,其特征在于:所述抽滤机构(2)包括保护座(201),所述保护座(201)的顶部安装有抽滤罐(202),所述抽滤罐(202)的内腔安装有抽滤板(203),所述抽滤罐(202)的顶部安装有密封盖(204)。

5.根据权利要求4所述的一种高分散性单壁碳纳米管浆料的制备工艺,其特征在于:所述抽滤板(203)的顶部设置有滤膜,所述滤膜为微米级孔径的超滤膜片。

6.根据权利要求4所述的一种高分散性单壁碳纳米管浆料的制备工艺,其特征在于:所述保护座(201)的顶部固定连接有连接座(205),所述连接座(205)的内腔安装有固定管(206),所述固定管(206)与密封盖(204)固定连接且固定管(206)延伸至抽滤罐(202)的内腔中。

7.根据权利要求6所述的一种高分散性单壁碳纳米管浆料的制备工艺,其特征在于:所述固定管(206)的中部安装有第二单向泵(207),所述固定管(206)的一侧安装有连接管(208),所述连接管(208)的中部安装有第一单向阀(209)。

8.根据权利要求4所述的一种高分散性单壁碳纳米管浆料的制备工艺,其特征在于:所述保护座(201)的顶部安装有收集箱(301),所述收集箱(301)与抽滤罐(202)之间安装有运输管(302)。

9.根据权利要求8所述的一种高分散性单壁碳纳米管浆料的制备工艺,其特征在于:所述运输管(302)的中部安装有第二单向阀(303)。

10.根据权利要求8所述的一种高分散性单壁碳纳米管浆料的制备工艺,其特征在于:所述底座(101)的顶部安装有工作板(304),所述工作板(304)的正面安装有超声发生器(305),所述超声发生器(305)设置在收集箱(301)的背面。

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【技术特征摘要】

1.一种高分散性单壁碳纳米管浆料的制备工艺,需要提供一种高分散性单壁碳纳米管浆料的制备装置,其特征在于:所述高分散性单壁碳纳米管浆料的制备装置包括底座(101),所述底座(101)的顶部安装有分散机构(1)、抽滤机构(2)和制备机构(3);

2.根据权利要求1所述的一种高分散性单壁碳纳米管浆料的制备工艺,其特征在于:所述分散机构(1)包括支撑座(102),所述支撑座(102)的顶部安装有第一单向泵(103),所述第一单向泵(103)的顶部安装有分散罐(104),所述第一单向泵(103)的一侧安装有进液管(105)。

3.根据权利要求2所述的一种高分散性单壁碳纳米管浆料的制备工艺,其特征在于:所述支撑座(102)的顶部安装有支撑杆(106),所述支撑杆(106)的顶部安装有顶板(107),所述顶板(107)的内腔中安装有超声振动头(108),所述超声振动头(108)的输出端向下延伸至分散罐(104)的内腔中。

4.根据权利要求1所述的一种高分散性单壁碳纳米管浆料的制备工艺,其特征在于:所述抽滤机构(2)包括保护座(201),所述保护座(201)的顶部安装有抽滤罐(202),所述抽滤罐(202)的内腔安装有抽滤板(203),所述抽滤罐(202)的顶部安装有密封盖(204)。

5.根据权利要求4所述的一种高分散性单壁碳纳米管浆料的制备工艺,其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员:柳琦杰赵国盟邵玲
申请(专利权)人:浙江大学台州研究院
类型:发明
国别省市:

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